夏热冬冷地区混合式地源热泵系统控制方案研究

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1、中图分类号UDCTU83624硕士学位论文学校代码!Q533密级公珏夏热冬冷地区混合式地源热泵系统控制方案研究SmdyofContr01StrategiesforHybridGroundSourceHeatPumpSysteminHotSuImerandC001Winter心ea作者学科研究学院(指导名：张翔业：供热供燃气通风及空调工程向：可再生能源建筑技术所)：能源科学与工程学院师：廖胜明教授答辩委员会主席中南大学2013年5月姓专方磊教原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：敌细日期：丝生年上肖翌日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：召札导师签：兰坠年上月旦日夏热冬冷地区混

3、合式地源热泵系统控制方案研究摘要：地源热泵利用浅层的地热能向建筑提供空调、采暖和热水，是可再生能源建筑利用的重要技术手段之一。夏热冬冷地区建筑的制冷期较长，为减少地埋管向土壤排放的热量以保证机组运行性能，常采用以冷却塔为辅助散热装置的混合式地源热泵系统。然而，混合式热泵系统初投资较高，如何采取合理的冷却塔启停控制方案以降低系统能耗同时保证土壤热平衡是当前面临的关键性问题。本文采用瞬态系统仿真软件TIⅢSYS对夏热冬冷地区的混合式地源热泵系统进行了土壤传热特性和运行性能的研究。通过现场热响应测试实验获取土壤热物性参数，并对混合式地源热泵系统进行设计和系统建模；随后提出三种冷却塔启停控制方

4、案，并针对每种方案设立不同的参数以得出各方案下的最优子方案，比较长沙地区各方案的适用性；最后，对同样处于夏热冬冷气候的上海和武汉进行同一建筑模型的系统设计与冷却塔启停控制方案研究，比较得出两地区的最适用方案，并综合地区差异分析三种控制方案的特点和适应性。混合系统的控制方案以地埋管出水温度、地埋管出水与环境的温差以及运行时间为控制信号，在细化各控制方案参数设置的同时考虑各方案的结合，以保证混合系统的正常运行。另外，本文提出了评价土壤热平衡的具体指标，作为文中最优控制方案的选择标准之一。结果表明，地埋管出水温度控制能够显著改善土壤热堆积问题，但能耗相对较高，地埋管出水与环境的温差控制反应灵

5、敏且能耗低但在不同地域间效果各异，运行时间控制对控制信号设定值依赖小系统稳定性强。通过三种控制方案均能实现土壤热平衡，长沙地区和武汉地区采用运行时间控制较好，上海地区则更适用温差控制。关键词：地源热泵；冷却塔；控制方案；土壤热平衡；系统能耗分类号：TU83StudyofCon仃olS仃ategiesforHybridGroundSourceHeatPumpSysteminHotSummerandC001WinterAreaAbstract：GSHP(GroundSourCeHeatPuInp)system，whlchutllizeshallowgeothemalene唱yresourc

6、estoproVideairconditioning，heatingandhotwatersupplytobuilding，isoneofthemostsignificantteChnologyofrenewableene唱yconstmction．Districtofhotsummerandcoldwinterhasalongc001ingp甜od，stablepe墒manceofunitscanbeachieVedwhileusinghybridgroundsourceheatpuInp(HGSHP)systemwithc001ingtowertoreduceheat响ection

7、tosoil．HoweVer，hyb^d伊oundsourceheatpumpsystemhasahi曲erinitialinvestIIlent，howtotakereasonablecontr01schemeofcoolingtowertoreducesystemene玛yconsumptionandke印soilheatbalanceisakeyissuecurrentlyfacing．Inthisp印er，researChwasca耐e